[发明专利]一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法

摘要

本发明公开了一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫；B、钢水冶炼；C、脱氧合金化；D、钢水LF炉精炼；E、钢水VD炉真空精炼；F、钢水浇铸；G、钢坯加热；H、控轧控冷。本发明生产的高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条钢质洁净度高、夹杂物少，具有高强度及优异的塑韧性和冷镦加工变形能力，满足高级别紧固件的生产需求，钢中气体含量及夹杂物显著降低。

主权项

1.一种高品质40Cr合金结构钢热轧圆盘条的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫：将化学成分为C 4.0~4.3wt%、Si 0.25~0.45wt%、Mn 0.50~0.80wt% 、P 0.075~0.100wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2000~2200mm，按12.0~14.0 kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；预处理后铁水的化学成分为：C 4.0~4.3wt%、Si 0.25~0.45wt%、Mn 0.50~0.80wt%、P 0.075~0.100wt%、S≤0.005wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；B、钢水冶炼：将A步骤得到的预处理后的铁水及化学成分为：C 0.20~0.25wt%、Si 0.35~0.55wt%、Mn 1.10~1.35wt% 、P 0.015~0.030wt%、S 0.020~0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的优质废钢加入LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按35.0~40.0kg/t钢、20.0~25.0kg/t钢、1.0~3.0kg/t钢的加入量，加入活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.10wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~30NL/min；C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→高碳铬铁→高碳锰铁→增碳剂，硅钙钡合金的化学成分为Si 52.5wt%、Ca 10.3wt%、Ba 13.5wt%、Al 3.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；高碳铬铁的化学成分为Cr 57.5wt%、C 7.3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；高碳锰铁的化学成分为Mn 75.8wt%、C 6.9wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；增碳剂的化学成分为C 92.15wt%、S 0.085wt%、灰份4.15wt%、挥发份1.64wt%、水份0.75wt%，其余为不可避免的不纯物；依次向钢包中加入下列物质：按3.1~4.8kg/t钢的量，加入硅钙钡合金；按15.4~18.9kg/t钢的量，加入高碳铬铁；按6.4~9.1kg/t钢的量，加入高碳锰铁；按1.1kg/t钢的量，加入增碳剂；在钢包钢水量达到3/4时加完；出钢完毕后，将钢水吊送至LF精炼炉进行精炼处理；D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用氩气流量20~30NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~5.0kg/t钢、精炼渣1.0 kg/t钢、电石0.5 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0~6.5；根据钢样分析结果，补加合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后将钢水温度加热至1620~1630℃后进行喂线处理，喂入硅钙线，喂线速度为2.5m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用氩气流量20NL/min吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至80Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为30~50NL/min，在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间10分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；F、钢水浇铸：在中间包温度为1515~1525℃，拉速为1.7~1.9m/min，二冷比水量为0.6~0.8L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为4.0Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1050~1100℃的加热炉中，加热50~60分钟，钢坯出钢温度为970~1000℃，后经高压水出鳞，送入高速线材轧机进行轧制；H、控轧控冷：将G步骤得到的的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~13.0 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为80~110m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为850~870℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~840℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行延迟型控制冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前面4台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.20~0.35m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为600~630℃，之后将盘卷自然空冷至室温即得40Cr合金结构钢热轧圆盘条；所述40Cr合金结构钢热轧圆盘条的化学成分为C 0.39~0.43wt%、Si 0.17~0.26wt%、Mn 0.60~0.80wt%、Cr 0.90~1.10wt%、S≤0.005wt%、P≤0.013wt%、O≤0.0020wt%、N≤0.0040wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，工艺力学性能为抗拉强度Rm 820‑900Mpa、断面收缩率Z≥63.0%、1/3冷顶锻合格率100%、1/4冷顶锻合格率≥75%，显微组织、脱碳层及夹杂物如下表：。